飢餓ストレスに応答して作動する新規エピジェネティック制御システム

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K07346
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 山口 政光 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 教授 (00182460)
• 研究分担者: 吉田 英樹 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 准教授 (30570600)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ショウジョウバエ / ヒストンメチル化酵素 / dG9a / RNA-seq / メタボローム / 飢餓ストレス / オートファジー / エピジェネティック制御

研究実績の概要

RNAシークェンス解析と特異的な抗体を用いたクロマチン免疫沈降法を併用して、ショウジョウバエヒストンメチル化酵素dG9a依存的に飢餓ストレスに応答して発現が変化する遺伝子群を網羅的に同定する。またdG9aがそれらの遺伝子を制御する仕組みを明らかにする。さらに同様の条件下でメタボローム解析を実施することにより、これらの遺伝子発現にリンクして変動する代謝経路を明らかにする。このように生物個体の生死に関わる飢餓ストレスに応答して作動する新しいエピジェネティック制御の仕組みを明らかにすることが本研究の目的である。
飢餓条件下に置いたショウジョウバエ野生型系統とdG9a欠失変異系統を用いたRNA-seq解析とメタボローム解析を完了し、オートファジーに関連する代謝経路と、それらの経路で重要な働きをする遺伝子の発現がdG9a遺伝子の欠失により異常になることを見出した。またdG9a欠失変異系統の脂肪体ではオートファジー活性が著しく低下していることがわかり、dG9a欠失変異系統ではオートファジーによるエネルギーリサイクル活性の低下により、エネルギーが飢餓後早期に枯渇し、生存率が低下するものと解釈できる。またdG9a欠失変異系統では、飢餓後活動量が以上に増加し、エネルギー低下に拍車がかかることも見出した。これはdG9aのようなエピジェネティック制御因子が生物行動も制御するという新しい発見である。これらの発見は、生物個体の生死に関わる飢餓ストレスに応答して作動する新しいエピジェネティック制御の仕組みとして大きな学問的意義がある。またこれらの現象は他のエピジェネティック制御Rpd3、Tip60についても見られることがわかり、最終年度の成果として論文発表を行った。また本研究を発展させて、いくつかの神経変性疾患原因遺伝子もエピジェネティック制御遺伝子と遺伝学的相互作用することもわかった。

研究成果

• [国際共同研究] Pusan National University(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Pusan National University
• [国際共同研究] Chiang Mai University(タイ)
  • 国名: タイ
  • 外国機関名: Chiang Mai University
• [雑誌論文] Regulation of animal behavior by epigenetic regulators. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimaji, K., Tomida, S. and Yamaguchi M.
  • 雑誌名: Front. Biosci. 巻: 24 ページ: 1071-1084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuron-specific knockdown of Drosophila HADHB induces a shortened lifespan, deficient locomotive ability, abnormal motor neuron terminal morphology and learning disability. (2019)
  • 著者名/発表者名: Li J, Suda K, Ueoka I, Tanaka R, Yoshida H, Okada Y, Okamoto Y, Hiramatsu Y, Takashima H, Yamaguchi M.
  • 雑誌名: Exp. Cell Res. 巻: 379 ページ: 150-158
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2019.03.040.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dystrobrevin is required postsynaptically for homeostatic potentiation at the Drosophila NMJ. (2019)
  • 著者名/発表者名: Jantrapirom, S., Nimlamool, W., Temviriyanukul, P., Ahmadian, S., Locke, C.J., Davis, G.W., Yamaguchi, M.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1865 ページ: 1579-1591
  • DOI: 10.1016/j.bbadis.2019.03.008.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] hDystrophin is required for normal synaptic gain in the Drosophila olfactory circuit. (2019)
  • 著者名/発表者名: Jantrapirom, S., Cao, D., Wang, J., Hing, H., Tabone, C.J., Lantz, K., de Belle, J. S., Qiu, Y.T., Smid, H.M., Yamaguchi, M., Noordermeer, J.N., Fradkin, L.G., Potikanond, S.
  • 雑誌名: Brain Res. 巻: 1712 ページ: 158-166
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2019.01.039
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Novel roles of Drosophila FUS and Aub responsible for piRNA biogenesis in neuronal disorders. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuji Wakisaka, K., Tanaka, R., Hirashima, T., Muraoka, Y., Azuma, Y., Yoshida, H., Tokuda, T., Asada, S., Suda, K., Ichiyanagi, K., Ohno, S., Itoh, M. and Yamaguchi, M.
  • 雑誌名: Brain Res. 巻: 1708 ページ: 207-219
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2018.12.028.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of smallish gene during Drosophila eye development. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, R., Miyata, S., Yamaguchi, M. and Yoshida, H.
  • 雑誌名: Gene 巻: 684 ページ: 10-19
  • DOI: 10.1016/j.gene.2018.10.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic screening of genes interacting with Drosophila FIG4 identified a novel link between CMT-causing gene and long noncoding RNAs. (2018)
  • 著者名/発表者名: Muraoka, Y., Nakamura, A., Tanaka, R., Suda, K., Azuma, Y., Kushimura, Y., Lo Piccolo, L., Yoshida, H., Mizuta, I., Tokuda, T., Mizuno, T., Nakagawa, M. and Yamaguchi, M.
  • 雑誌名: Exp. Neurol. 巻: 310 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1016/j.expneurol.2018.08.009.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ABD on the nascent polypeptide and PH domain are required for the precise Anillin localization in Drosophila syncytial blastoderm. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirashima, T., Tanaka, R., Yamaguchi, M. and Yoshida, H.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 8 ページ: 12910
  • DOI: 10.1038/s41598-018-31106-0.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hippo, Drosophila MST, is a novel modifier of motor neuron degeneration induced by knockdown of Caz, Drosophila FUS. (2018)
  • 著者名/発表者名: Azuma, Y., Tokuda, T., Kushimura, Y., Yamamoto, I., Mizuta, I., Mizuno, T., Nakagawa, M., Ueyama, M., Nagai, Y., Iwasaki, Y., Yoshida, M., Pan, D., Yoshida, H. and Yamaguchi, M.
  • 雑誌名: Exp. Cell Res. 巻: 371 ページ: 311-321
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2018.08.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] NPM-hMLF1 fusion protein suppresses defects of a Drosophila FTLD model expressing the human FUS gene. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, I., Azuma, Y., Kushimura, Y., Yoshida, H., Mizuta, I., Mizuno, T., Ueyama, M., Nagai, Y., Tokuda, T. and Yamaguchi, M.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 8 ページ: 11291
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29716-9.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Depletion of Ubiquilin induces an augmentation in soluble ubiquitinated Drosophila TDP-43 to drive neurotoxicity in the fly. (2018)
  • 著者名/発表者名: Jantrapirom, S., Lo Piccolo, L., Yoshida, H. and Yamaguchi, M.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1864 ページ: 3038-3049
  • DOI: 10.1016/j.bbadis.2018.06.017.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of heterochromatin stability on intestinal stem cell aging in Drosophila. (2018)
  • 著者名/発表者名: Jeon, H. J., Kim, Y. S., Kim, J. G., Heo, K., Pyo, J. H., Yamaguchi, M. and Yoo, M. A.
  • 雑誌名: Mech. Ageing Dev. 巻: 173 ページ: 50-60
  • DOI: 10.1016/j.mad.2018.04.001., 2018.
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Challenging the rare intractable neurological disease such as ALS and CMT by Drosophila models. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M.
  • 学会等名: International Joint Conference on Genetics & Medicine 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Challenging the autism spectrum disorder by Drosophila model targeting of ABCA. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M.
  • 学会等名: 日本生化学会・シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Challenging the rare intractable neurological diseases by Drosophila models. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M.
  • 学会等名: Symposium in Cell and Developmental Biology Meeting 2018
  • 招待講演
• [学会発表] Subcellular localization and functional analyses of Drosophila SLC25A46, mitochondrial disease-causing gene. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suda K., Yoshida H., Yamaguchi M.
  • 学会等名: Workshop in Cell and Developmental Biology Meeting 2018
• [学会発表] Drosophila Ubiquilin depletion reveals the impact of proteostasis impairment on locomotive and learning abilities. (2018)
  • 著者名/発表者名: Jantapirom S., Lo Piccolo L., Yoshida H., Yamaguchi M.
  • 学会等名: Workshop in Cell and Developmental Biology Meeting 2018
• [学会発表] Regulation of yorkie gene expression through its own non-coding region. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida H., Umegawachi T., Koshida H., Yamada M., Ohkawa Y., Sato T., Suyama M., Krause H.M., Yamaguchi M.
  • 学会等名: Workshop in Cell and Developmental Biology Meeting 2018
• [図書] Drosophila Models for Human Diseases (2018)
  • 著者名/発表者名: Masamitsu Yamaguchi ed.
  • 総ページ数: 308
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-981-13-0528-3